CN112310292B - 一种顶发射有机电致发光装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顶发射有机电致发光装置及其应用，该装置包括：基板层；第一电极，第一电极在所述基板之上；有机发光功能层，有机发光功能层在所述第一电极之上；第二电极，第二电极在所述有机发光功能层之上；以及覆盖层，覆盖层在所述第二电极之上，所述覆盖层包括有机化合物，所述覆盖层的有机化合物为以三嗪为核心的化合物。该类化合物具有较高的玻璃化转移温度和热稳定性。材料蒸镀温度较低，其分解温度大于蒸镀温度；在可见光领域具有较低的消光系数和高折射率，作为覆盖层应用于OLED后，可有效提升器件的光取出效率。本发明的含有覆盖层的顶发射有机电致发光装置可用于显示或照明设备。

Description

一种顶发射有机电致发光装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种顶发射有机电致发光装置，尤其涉及一种含有覆盖层(CPL)的有机电致发光装置。
背景技术
当前，OLED显示技术已经在智能手机、平板电脑等领域获得应用，还将进一步向电视等大尺寸应用领域扩展。由于OLED的外量子效率和内量子效率之间存在巨大差距，极大地制约了OLED的发展。因此，如何提高OLED的光取出效率成为研究热点。ITO薄膜和玻璃衬底的界面以及玻璃衬底和空气的界面处会发生全反射，出射到OLED装置外部空间的光约占有机材料薄膜EL总量的20％，其余约80％的光主要以导波形式限制在有机材料薄膜、ITO薄膜和玻璃衬底中。可见常规OLED装置的光取出效率较低(约为20％)，这严重制约了OLED的发展和应用。因此，如何减少OLED装置中的全反射效应、提高光耦合到装置前向外部空间的比例(光取出效率)引起人们的广泛关注。
目前，实现提高OLED光取出效率的一类重要方法是在出光表面形成如褶皱、光子晶体、微透镜陈列(MLA)和添加表面覆盖层等结构。前两种方法在结构上会影响OLED的辐射光谱角度分布，第三种方法制备工艺复杂。使用表面覆盖层工艺简单，发光效率提高30％以上，尤为人们关注。
因此，针对目前OLED装置光取出效率低的现状，希望在装置结构中使用能够实现更高的光取出效率的覆盖层(光提取材料层)，并希望降低装置的角度依赖性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的发明人发现，当采用特定种类的有机化合物制备覆盖层且用该覆盖层制备顶发射有机电致发光装置时，由于该特定种类的有机化合物在可见光区域的折射率较高，且消光系数很低，因而由其所制备的覆盖层制备的顶发射有机电致发光装置的电流效率提高、光取出效率提高且角度依赖性得到缓解。因此，本申请使用了一种可用于覆盖层的有机化合物，该有机化合物材料可通过一定方式稳定成膜以用于制备顶发射有机电致发光装置，所制备的OLED装置的光取出效率得到有效提升同时发光的角度依赖性得到缓解。
本发明的目的是提供一种顶发射有机电致发光装置，该顶发射有机电致发光装置包括：
基板层；
第一电极，该第一电极在所述基板层之上；
有机发光功能层，该有机发光功能层在所述第一电极之上；
第二电极，该第二电极在所述有机发光功能层之上；以及
覆盖层，该覆盖层在顶发射有机电致发光装置光线射出的一侧，
其中，所述覆盖层包括有机化合物，
所述覆盖层的有机化合物的结构如通式(1)所示：
Figure BDA0002149119890000021
通式(1)中，Ar1、Ar2、Ar3分别独立的表示为单键、取代或未取代的C6-60亚芳基、含有一个或多个杂原子的取代或未取代的5～60元杂亚芳基，Ar1、Ar2、Ar3相同或不同；
R1表示为取代或未取代的萘基；
R2、R3分别独立的表示为通式(2)或通式(3)所示结构；
Figure BDA0002149119890000022
其中，X1表示为氧原子或硫原子，X2表示为氧原子或硫原子；
Ar4、Ar5、Ar6、Ar7分别独立的表示为氢原子、氕原子、氘原子、氚原子、取代或未取代的C6-60芳基、含有一个或多个杂原子的取代或未取代的5～60元杂芳基；
所述可被取代基团的取代基任选自氢原子、氕原子、氘原子、氚原子、C6-30芳基、5-30元杂芳基中的一种或几种；
所述杂芳基中杂原子任选自氧原子、硫原子或氮原子中的一种或几种。
优选地，通式(1)中，Ar1、Ar2、Ar3分别独立的表示为单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚三嗪基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚氮杂萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚氮杂联苯基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚萘并咔唑基、取代或未取代的亚呋喃基、取代或未取代的亚嘧啶基、取代或未取代的亚吡嗪基、取代或未取代的亚哒嗪基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚9,9-二甲基芴基、取代或取代的亚苯并咔唑、取代或未取代的亚二苯并咔唑、取代或未取代的亚N-苯基咔唑基、亚喹啉基、取代或未取代的亚异喹啉基、取代或未取代的亚萘啶基中的一种；
优选地，通式(2)、通式(3)中，Ar4、Ar5、Ar6、Ar7分别独立的表示为氢原子、氕原子、氘原子、氚原子、取代或未取代的苯基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的氮杂萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的氮杂联苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的萘并咔唑基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并咔唑基、取代或未取代的二苯并咔唑基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡嗪基、取代或未取代的哒嗪基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的9,9-二甲基芴基、取代或未取代的N-苯基咔唑基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的萘啶基中的一种；
优选地，所述可被取代基团的取代基任选自氢原子、氕原子、氘原子、氚原子、苯基、二联苯基、三联苯基、呋喃基、吡啶基、萘啶基或萘基中的一种或几种。
在一个实施方案中，本发明的顶发射有机电致发光装置的覆盖层可用的材料选自以下有机化合物中的一种或多种：
Figure BDA0002149119890000031
Figure BDA0002149119890000041
中的任意一种。
优选地，所述有机发光功能层包括发光层，所述发光层包括蓝色发光像素、绿色发光像素、红色发光像素、黄色发光像素中的1种或至少2种的组合。
优选地，所述有机发光功能层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的至少2种的组合。
优选地，所述覆盖层上为保护层，且保护层为LiF。
优选地，所述保护层上为封装层，且封装层包含无机层和有机层。
优选地，所述封装无机层包含Al2O3、SiOxNy、TiO2、SiOx、SiNx中的一种或多种；所述封装有机层为折射率≥1.5的有机聚合物材料。
优选地，所述封装无机层通过化学气相沉积方法(CVD)制备得到。
优选地，一种照明或显示装置，包括所述的顶发射有机电致发光装置。
与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：
(1)、本发明顶发射有机电致发光装置中覆盖层包含的基于三嗪类结构的有机化合物具有三个伸展的支链，将整个分子撑开，避免分子相互堆积，使得本发明有机化合物都具有很高的Tg和分子热稳定性；本发明化合物分子间相互作用力较低，使得材料在真空状态下的蒸镀温度都较小，既保证了材料在量产时长时间蒸镀材料不分解，又降低了由于蒸镀温度的热辐射对蒸镀MASK(掩模板)的形变影响；
(2)、本发明顶发射有机电致发光装置中覆盖层包含的基于三嗪类结构的有机化合物在可见光区域具有较高的折射率，较低的消光系数，在应用于OLED器件的CPL层后，可有效提升OLED器件的光取出效率。
(3)、LiF的化学活性较高，而本专利所述封装层是通过CVD工艺制备的，制备过程中会产生大量高能量的等离子，会向器件内部层结构释放较大能量及电子，如果此能量达到一定的阙值，会促使覆盖层的有机材料与邻层的LiF相互作用，从而导致器件出现黑斑现象，这种现象与覆盖层中有机材料的LUMO能级有关，有机材料的LUMO能级绝对值越小，黑斑现象越不容易产生，而本发明顶发射有机电致发光装置中覆盖层包含的基于三嗪类结构的有机化合物具有较小的LUMO能级绝对值，在CVD条件下进行TFE封装，器件良好，不会产生黑斑现象，从而保证了有机电致发光装置的良品率较高，因此本发明所述有机电致发光装置具有良好的应用效果和产业化前景。
附图说明
图1为本发明顶发射有机电致发光装置的剖面结构示意图；
其中，100为基板层，200为第一电极层，300为有机发光功能层，400为第二电极层，500为覆盖层，700为保护层，800为封装层。
图2为本发明顶发射有机电致发光装置中有机发光功能层的剖面结构示意图；
其中，310(HIL)为空穴注入层，320(HTL)为空穴传输层，330(EBL)为电子阻挡层，340(EML)为发光层，350(HBL)为空穴阻挡层，360(ETL)为电子传输层，370(EIL)为电子注入层。
图3为发光层340的一种构造：由纵向叠加在一起的复合发光层材料形成；
其中EM1、EM2中必有一个为蓝色有机发光层材料，另一个可为绿色、黄色或红色发光层材料的任一种。
图4为发光层340的一种构造：由纵向叠加在一起的复合发光层材料形成；
其中EM1、EM2、EM3中必有一个为蓝色有机发光层材料，另两个可为绿色、黄色或红色发光层材料的任两种。
图5为发光层340的一种构造：由横向排布在一起的复合发光层材料形成；
其中EM1、EM2、EM3分别为蓝色有机发光层材料、绿色有机发光层材料、红色有机发光层材料，并不分前后顺序。
图6为发光层340的一种两叠层装置结构：通过连接层610进行电荷传输。
图7为发光层340的一种三叠层装置结构：通过连接层620、630进行电荷传输。
具体实施方式
实施例1：化合物1的合成
Figure BDA0002149119890000061
在250mL三口瓶中，通入氮气，加入0.02mol原料A-1溶解于100ml四氢呋喃(THF)中，再将0.024mol双(频哪醇根基)二硼、0.0002mol(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯钯(II)以及0.05mol乙酸钾加入，搅拌混合物，将上述反应物的混合溶液于反应温度80℃下加热回流5小时；反应结束后，冷却并加入100ml水、且将混合物过滤并将滤饼在真空烘箱中干燥。将所获得的残余物过硅胶柱分离纯化，得到中间体M-1；
在250mL三口瓶中，通入氮气，加入0.02mol原料B-1，150mlDMF，0.024mol中间体M-1，0.0002mol醋酸钯，搅拌，然后加入3mL 0.01mol/mLK3PO4水溶液，加热至150℃，回流反应10小时，取样点板，反应完全。自然冷却，加80mL水、将混合物过滤并将滤饼在真空干燥箱中干燥，所得残余物过硅胶柱纯化，得到化合物中间体N-1；
在250mL三口瓶中，通入氮气，加入0.01mol中间体N-1，150ml的DMF，0.03mol原料C-1，0.0002mol醋酸钯，搅拌，然后加入2mL 0.01mol/mLK3PO4水溶液，加热至150℃，回流反应24小时，取样点板，反应完全。自然冷却，加80mL水、将混合物过滤并将滤饼在真空干燥箱中干燥，所得残余物过硅胶柱纯化，得到目标产物化合物1。
为了对实施例制备的化合物进行结构分析，利用MS测量分子量，且通过在氘代氯仿溶剂中溶解制备的化合物并利用500MHz的NMR设备测量1H-NMR，结果如表1和表2所示。
本发明化合物的制备方法和实施例1中化合物的制备方法类似，不同的是所用原料A、原料B或原料C不同，具体的原料及对应的化合物如表1所示。
表1
Figure BDA0002149119890000071
上文所制备化合物的核磁共振氢谱数据如表2所示；
表2
Figure BDA0002149119890000081
将本发明上述实施例制备的化合物和化合物CP-1、CP-2、CP-3用椭偏仪(美国J.A.WoollamCo.型号：ALPHA-SE)测量(测试为大气环境)折射率n和消光系数k；Eg通过双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用公司，型号：TU-1901)进行测试；最高占据分子轨道HOMO能级是由电离能量测试系统(IPS-3)测试，测试为大气环境；玻璃化温度Tg由示差扫描量热法(DSC，德国耐驰公司DSC204F1示差扫描量热仪)测定，升温速率10℃/min；耐热实验是在热稳定性设备(型号BOF-800C-8D)上进行的，数据如下表3和表4所示：
表3
Figure BDA0002149119890000082
注：LUMO绝对值＝HOMO绝对值-Eg
表4
Figure BDA0002149119890000083
Figure BDA0002149119890000091
注：蒸镀温度为材料在TS(TS为蒸镀基板到蒸镀源的垂直距离)为500mm、真空度＜1.0E-5Pa、蒸镀速率为
Figure BDA0002149119890000092
时的蒸镀温度；材料分解的判断标准是：耐热前HPLC减去耐热后HPLC>0.1％，即耐热前后HPLC的差值大于0.1％。
由上表3和4数据可知，对比化合物CP-1、CP-2、CP-3，本发明的有机化合物具有较高的玻璃化温度和热稳定性，材料蒸镀温度较低，并且材料的分解温度大于材料的蒸镀温度；在可见光领域具有较低的消光系数、较高的折射率，作为覆盖层(CPL)在应用于OLED器件后，可有效提升OLED器件的光取出效率，降低器件功耗，应用于含有LiF保护层和TFE封装的顶发射有机电致发光装置时，本发明覆盖层含有的有机化合物由于具有较低的LUMO能级，器件良好，不会产生黑斑现象，从而保证了有机电致发光装置的良品率较高。
本发明还提供了一种含有覆盖层的顶发射有机电致发光装置的结构和制备方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。然而，它们可以以不同形式实施，并且不应解释为局限于本文所述的实施方案。相反，提供这些实施方案，使本公开更完整、透彻。
如图1所示，基板层100，可选用典型的有机发光装置中使用的任何基板。可以是玻璃或透明塑料基板，也可以是不透明材料如硅或不锈钢的基板，还可以是柔性PI膜。不同基板具有不同的机械强度、热稳定性、透明性、表面光滑度、防水性，根据基板的性质不同，使用方向不同。
在基板层100上形成第一电极层200，第一电极层200可以是阴极、也可以是阳极。此处，第一电极层200可以为反射电极如银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、铬(Cr)、镱(Yb)或其合金形成的反射膜；以及具有高功函且在所述反射膜上形成的透明或半透明电极层。
透明或半透明电极层可以由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铝锌(AZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟(In2O3)或氧化锡(SnO2)形成；也可以由金属和氧化物组合而成，例如ITO/Ag/ITO、IGO/Al/IGO或AZO/Ag/AZO形成。
上述第一电极层200可通过溅射法、离子电镀法、真空蒸镀法、旋涂法、电子束蒸镀法或化学气相沉积(CVD)形成等方法形成，优选通过溅射法形成。
第一电极层200的厚度取决于使用的材料，一般范围在5nm以上1μm以下，优选为10nm以上1μm以下，更优选为10nm以上500nm以下，特别优选为10nm以上300nm以下，最优选为10nm以上200nm以下的范围内。
如图2所示，有机发光功能层300可以包括发光层340(EML)，并且可以在EML和第一电极层200之间形成空穴传输区域，并且可以在EML和第二电极层400之间形成电子传输区域。空穴传输区域可以包括空穴注入层310(HIL)、空穴传输层320(HTL)和电子阻挡层330(EBL)中的至少一种。电子传输区域可以包括空穴阻挡层350(HBL)、电子传输层360(ETL)和电子注入层370(EIL)中的至少一种。因此，有机发光功能层300包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的至少2种组合。
有机发光功能层300的厚度为50nm-1000nm。
作为在空穴注入层材料、空穴传输层、电子阻挡层材料(HIL310、HTL320、EBL330)材料，可以从已知的用于OLED装置的相关材料中选择任意的材料进行使用。
上述材料的实例可为酞菁衍生物、三唑衍生物、三芳基甲烷衍生物、三芳基胺衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、腙衍生物、芪衍生物、吡啶啉衍生物、聚硅烷衍生物、咪唑衍生物、苯二胺衍生物、氨基取代奎尔酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、苯乙烯基胺衍生物等苯乙烯化合物、芴衍生物、螺芴衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺类共聚物、卟啉化合物、咔唑衍生物、多芳基烷衍生物、聚亚苯基乙烯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚-N-乙烯基咔唑衍生物、噻吩低聚物等导电性高分子低聚体、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物、三胺类、四胺类、联苯胺类、丙炔二胺衍生物、对苯二胺衍生物、间苯二胺衍生物、1,1’-双(4-二芳基氨基苯基)环己烷、4,4’-二(二芳基胺类)联苯类、双[4-(二芳基氨基)苯基]甲烷类、4,4”-二(二芳基氨基)三联苯类、4,4’”-二(二芳基氨基)四联苯类、4,4’-二(二芳基氨基)二苯基醚类，4,4’-二(二芳基氨基)二苯基硫烷类，双[4-(二芳基氨基)苯基]二甲基甲烷类、双[4-(二芳基氨基)苯基]-二(三氟甲基)甲烷类或者2，2-二苯基乙烯化合物等。
HIL310和HTL320中的至少一个还可以包括用于改善传导性的电荷产生材料。所述电荷产生材料可以为p-掺杂剂。P-掺杂剂的非限定性化合物如：醌衍生物，如四氰基醌二甲烷(TCNQ)和2,3,5,6-四氟-四氰基-1,4-苯醌二甲烷(F4-TCNQ)；或六氮杂三亚苯衍生物，如2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(HAT-CN)；或环丙烷衍生物，如4,4',4”-((1E,1'E,1”E)-环丙烷-1,2,3-三亚甲基三(氰基甲酰亚基))三(2,3,5,6-四氟苄基)；或金属氧化物，如氧化钨和氧化钼，但不限于此。
EBL330中要求材料的三线态(T1)能级高于发光层340中主体材料的T1能级，能够起到阻挡发光层材料能量损失的作用；EBL330材料的HOMO能级介于HTL320材料的HOMO能级和发光层340主体材料的HOMO能级之间，利于空穴从正电极注入到发光层中，同时要求EBL330材料具有高的空穴迁移率，利于空穴传输，降低装置应用功率；EBL330材料的LUMO能级高于发光层340主体材料的LUMO能级，起到电子阻挡的作用，也就是要求EBL330材料具有宽的禁带宽度(Eg)。符合以上条件的EBL330材料可以为三芳基胺衍生物、芴衍生物、螺芴衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物等。其中优选三芳基胺衍生物，如，N4，N4-双([1,1'-联苯]-4-基)-N4'-苯基N4'-[1,1'：4'，1”-三联苯]-4-基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺；螺芴衍生物，如N-([1,1'-二苯基]-4-基)-N-(9,9-二甲基-9H-呋喃-2-基)-9,9'-螺二芴-2-胺；二苯并呋喃衍生物，如N,N-二([1,1'-联苯]-4-基)-3'-(二苯并[b,d]呋喃-4-基)-[1,1'-联苯基]-4-胺，但不限于此。
为了得到高效率OLED装置，其发光层340可采用相同的一种掺杂材料，或采用多种掺杂材料，掺杂材料可为单纯的荧光材料、延迟荧光(TADF)材料或磷光材料，或由不同的荧光材料、TADF材料、磷光搭配组合而成，发光层340可为单一的发光层材料，也可以为横向或纵向叠加在一起的复合发光层材料。构成上述OLED发光体的发光层340列举出如下多种构造：
(1)单一有机发光层材料；
(2)蓝色有机发光层材料和绿色、黄色或红色发光层材料的的任一种组合，并不分前后顺序，如图3所示；
(3)蓝色有机发光层材料和绿色、黄色或红色发光层材料的的任两种组合，并不分前后顺序，如图4所示；
(4)蓝色有机发光层材料、绿色有机发光层材料、红色有机发光层材料横向排布，如图5所示；
(5)蓝色有机发光层材料和绿色、黄色或红色发光层材料的的任一种组合，并通过连接层进行电荷传输，形成两叠层装置结构，如图6所示；
(6)蓝色有机发光层材料和绿色、黄色或红色发光层材料的任两种组合，并通过连接层进行电荷传输，形成三叠层装置结构，如图7所示。
优选地，所述有机发光功能层包括发光层，所述发光层包括蓝色发光像素、绿色发光像素、红色发光像素、黄色发光像素中的1种或至少2种的组合。
为了调节载流子电荷在发光层中的有效结合，上述构成OLED发光体的发光层340的膜厚可根据需要任意调节，或根据需要将不能色彩的发光层交替叠加组合，还可以在邻接发光层的有机层里添加不同功能用途的电荷阻挡层等。
作为构成上述OLED发光体的发光层物质的主体材料不但需要具备双极性的电荷传输特性，同时需要具备恰当的能阶，可将因电子和空穴复合产生的激发能有效的传递到客体发光材料，即掺杂材料。这样的材料例如可以举出二苯乙烯基亚芳基衍生物、均二苯乙烯衍生物、咔唑衍生物、三芳基胺衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、三嗪衍生物、氧杂蒽酮衍生物、三亚苯衍生物、三嗪衍生物、六苯并苯衍生物或者双(2-甲基-8-喹啉)(对-苯基苯酚)铝(BAlq)等。
作为能够产生蓝色荧光、蓝色磷光、绿色荧光、绿色磷光及蓝绿色荧光的客体材料，不但需要具备极高的荧光量子发光效率，同时还需要具备恰当的能阶，可有效吸收主体材料激发能发光，这样的材料，没有特别限定。可列举出二苯乙烯胺类衍生物、芘衍生物、蒽衍生物、三嗪衍生物、氧杂蒽酮衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、屈衍生物、二氮杂菲衍生物、二苯乙烯基苯衍生物或者四苯基丁二烯衍生物等。其中可以使用4,4’—双[2-(9-乙基咔唑-2-基)-乙烯基]联苯(BCzVBi)、苝等，还可列举出四联苯系化合物、双苯基系化合物、苯咪唑系化合物、苯并噁唑系化合物、苯并噁二唑系化合物、苯乙烯基苯化合物、联苯乙烯吡嗪系化合物、丁二烯系化合物，萘二甲酰亚胺化合物、紫苏烯系化合物、醛连氮系化合物、环戊二烯系化合物、吡咯并吡咯甲酰系化合物、苯乙烯基胺系化合物、香豆素系化合物、芳香族二甲苯茶碱系化合物、将8-喹啉酚系物质作为配体的金属配位化合物或者聚苯系化合物等单独一种或两种以上的组合。在这些化合物材料中，本发明可列举出的具体实施材料有芳香族二甲苯茶碱系化合物，如：4,4′-双(2,2-二-1-丁基苯基乙烯基)双苯基(简称：DTBPBBi)或者4,4′-双(2,2-二苯基乙烯基)双苯基(简称：DPVBi)等和它们的衍生物。
相对于荧光主体材料，荧光客体材料的含有量(掺入量)优选为0.01重量％以上20重量％以下，更优选0.1重量％以上10重量％以下。作为荧光客体材料，使用蓝色荧光客体材料时，相对于荧光主体材料，其含有量优选为0.1重量％以上20重量％以下。只要在此范围内，才能够使高能量的蓝色发光体和低能量的红色发光体之间产生有效的能量分配平和，能够得到期望的具备蓝色和红色发光相平衡强度的电致发光。
上述OLED装置所包括的发光层340，不仅可使用上述荧光发光材料，还可以使用磷光材料。对比荧光材料，磷光材料在发光过程中可以同时利用单线态和三线态激子，理论上内部量子效率可以达到100％，从而可以大大提高发光装置的发光效率。
作为蓝色磷光掺杂材料，只要是具有蓝色磷光发光功能的物质即可，没有特别限定。例如可以举出铱、钛、铂、铼、钯等的金属配合物。其中，优选上述金属配合物的配位体中至少一个具有苯基吡啶骨架、二吡啶骨架、卟啉骨架等的配合物。更具体地说，可以举出双[4,6-二氟苯基吡啶-N，C2’]-甲基吡啶铱、三[2-(2,4-二氟苯基)吡啶-N，C2’]铱、二[2-(3,5-三氟甲基)吡啶-N，C2’]-甲基吡啶铱或者双[4,6-二氟苯基吡啶-N，C2’]乙酰丙酮铱。
作为绿色磷光掺杂材料，只要是具有绿色磷光发光功能的物质即可，没有特别限定。例如可以举出铱、钉、铂、铼、钯等的金属配合物，还可以举出上述金属配合物的配位体中至少一个具有苯基吡啶骨架、二吡啶骨架、卟啉骨架等的配合物作为绿色磷光掺杂剂，更具体地说，可以举出面式(face)-三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)、双[2-苯基吡啶-N，C2’]-乙酰丙酮铱或者面式-三[5-氟-2-(5-三氟甲基-2-吡啶)苯基-C,N]铱等。
作为红色磷光掺杂材料，可以例举出八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、三(2-苯基异喹啉)铱(Ir(piq)3)、双(2-(2’-苯并噻吩基)-吡啶-N，C3’)铱(乙酰丙酮化物)(Btp2Ir(acac))等。
相对于磷光主体材料计，磷光掺杂材料的含有量(掺杂量)优选为0.01重量％以上30重量％以下，更优选为0.1重量％以上20重量％以下。使用绿色磷光掺杂材料时，相对于磷光主体材料计，优选为0.1重量％以上20重量％以下。
另外，作为磷光主体材料，只要是其三重态能量大于磷光掺杂剂的三重态能量的材料即可，没有特别限定。例如可以举出咔唑衍生物、二氮杂菲衍生物、三嗪衍生物、三唑衍生物、羟基喹啉类金属配合物。具体地说，可以举出4,4’,4”-三(9-咔唑基)三苯胺、4,4’-双(9-咔唑基)-2,2’-二甲基联苯、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基咔唑、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)或者双-(2-甲基-8-羟基喹啉-4-(苯基苯酚)铝等。
除了上述发光层所使用的荧光或磷光主客体材料，发光层材料还可以采用非主客体掺杂体系材料，如激基复合物能量传递以及界面发光等；发光层材料还可以采用具有热活化延迟荧光(TADF)功能的主客体材料，以及TADF功能材料和上述的荧光、磷光材料相互组合搭配的形式。
组成上述OLED装置的空穴阻挡层350、电子传输层360的材料，可以在具备电子传输特性的用于OLED的材料中选择任意材料进行使用。这样的材料可以举出如1,3-双[5’-(对叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2’-基]苯、2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑等噁二唑衍生物、3-(4’叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4”-联苯)-1,2,4-三唑等三唑衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹噁啉衍生物、二苯醌衍生物、硝基取代茐酮衍生物、噻喃二氧化物衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘基苝等杂环四酸酐、碳化二亚胺、茐衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、硅杂环戊二烯衍生物、二氮杂菲衍生物或者咪唑并吡啶衍生物等。
另外，还可以举出双(10-苯并[h]羟基喹啉)铍、5-羟基黄铜的铍盐、5-羟基黄铜的铝盐等有机金属配合物或者8-羟基喹啉或其衍生物的金属配合物，如三(8-羟基喹啉)铝(Alq)、三(5,7-二氯-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(对-苯基苯酚)铝(BAlq)、三(5,7-二溴-8-羟基喹啉)铝。三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝等植物激素(一般而言为8-羟基喹啉)等羟基喹啉类金属配合物等的含有螯合剂的金属螯合剂化合物。另外，还可以举出这些金属配合物的中心金属被替换成铍、铟、镁、铜、钙、锡、锌或铝的金属配合物等的实例。优选使用非金属、金属酞菁或者是它们的末端被置换为烷基、磺基等的物质。其中，更优选使用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-苯基-4-(1’-萘)-5-苯基-1,2,4-三唑(TAZ)。
HBL350中要求材料的三线态(T1)能级高于发光层340中主体材料的T1能级，能够起到阻挡发光层材料能量损失的作用；EBL350材料的HUMO能级低于发光层340主体材料的HUMO能级，起到空穴阻挡的作用，同时要求HBL350材料具有高的电子迁移率，利于电子传输，降低装置应用功率；符合以上条件的HBL350材料可以为三嗪衍生物、三嗪衍生物等。其中优选三嗪衍生物；但不限于此。
EIL370可以由以下物质中的一种或多种形成：碱金属；碱土金属；碱金属和碱土金属的卤化物；碱金属和碱土金属的氧化物、碱金属和碱土金属的碳酸盐；碱金属和碱土金属的草酸盐或碱金属和碱土金属的氟铝酸盐。可以例举出如Li、Ca、Sr、LiF、CsF、BaO、Li2CO3、CaCO3、Li2C2O4、Cs2C2O4、CsAlF4。在一些实施方案中，EIL370可以包括至少一种金属，如Yb、Sc、V、Y、In、Ce、Sm、Eu或Tb中的一种或多种。
在有机发光功能层300上形成第二电极层400，第二电极层可以是阴极，也可以是阳极，而且可以是透明电极或半透明电极。第二电极层400可以由锂、钙、氟化锂/钙、氟化锂/铝、铝、银、镁或其合金制成具有低功函的薄膜。进一步地，第二电极层400可以由包括银和至少一种金属的合金制成，所述至少一种金属包括铝、铂、镱、铬或镁。并且，Ag在所述合金中的重量比可以和其他金属比例相同或者大于或小于其他金属的重量。例如：第二电极层400可以由Ag-Mg合金形成，其中Ag和Mg的质量比可以为90:10至10:90。或者，第二电极层400可以由包括如银、金、铂、铜、镍或钨中的至少一种金属和如镱、铟、镁或铬中的至少一种金属的合金形成。这些金属膜可以通过调节膜的厚度形成透明或半透明电极。因此，由有机发光功能层300产生的光可通过第二电极层400发射出。并且，第二电极层400厚度可以为5-20nm。
在第二电极层400上形成覆盖层500，覆盖层500使用的材料为本发明中所述的基于三嗪类结构中的1种或至少2种的组合。
所述覆盖层的厚度为10-1000nm，优选为40-140nm。
参考图1，本发明的顶发射有机电致发光装置包括基板层100、第一电极层200、有机发光功能层300、第二电极层400和覆盖层500。
在基板层上可以使用公知方法形成阻挡层(可以由无机材料或/和有机材料组成，用于防止异物渗透基板及装置)和布线层(可以包括驱动TFT、电容器、导线和低温多晶硅LTPS)。
在一个具体实施方案中，第一电极层200可以是反射电极并且第二电极层400是透明或半透明电极。因此，由有机发光功能层300产生的光可以直接由第二电极层400射出，或可以被第一电极层200反射向第二电极层400后射出。第一电极层200可以通过例如蒸镀法或溅射法来制备。第二电极层400可以通过例如真空蒸镀法制备。
有机发光功能层300可以包括发光层340(EML)，并且可以在EML和第一电极层200之间形成空穴传输区域，并且可以在EML和第二电极层400之间形成电子传输区域。空穴传输区域可以包括空穴注入层310(HIL)、空穴传输层320(HTL)和电子阻挡层330(EBL)中的至少一种。电子传输区域可以包括空穴阻挡层350(HBL)、电子传输层360(ETL)和电子注入层370(EIL)中的至少一种。
有机发光功能层300可以由小分子的有机材料或高分子材料组成，并且有机发光功能层300可以通过多种方法制备，所述多种方法例举如真空蒸镀法、溶液旋涂、丝网印刷、喷墨打印法。
覆盖层500可以由所述基于杂芳基胺类结构的有机化合物组成，并且可以使用多种方法制备覆盖层500，所述多种方法例举如真空蒸镀法、溶液旋涂、丝网印刷、喷墨打印法。
此外，可以通过参考图1、图2顶发射有机电致发光装置的结构来制备包括图3、图4、图5、图6或图7的结构的全色顶发射有机电致发光装置。即，根据这些实施方案的有机发光装置可以配置成多种结构，例如单色发光装置、多色光或白色光的顶发射有机电致发光装置。
在覆盖层500上设置有保护层700。所述保护层包含氟化锂(LiF)。保护层的厚度取决于所使用的材料，通常为20-400nm，优选为30-200nm且更优选为40-100nm。
在保护层700上设置有封装层800。所述封装层是防止外界物质例如湿气和氧气进入有机电致发光器件的有机层的保护结构，为覆盖有机层、覆盖层、保护层整个表面的多层薄膜。包括在所述保护层上的第一封装层、在所述第一封装层上的第二封装层和在所述第二封装层上的第三封装层；所述第一封装层为无机层；所述第二封装层为有机层；所述第三封装层为无机层；
所述无机层包含选自Al2O3、SiOxNy、TiO2、SiOx和SiNx组成的组中的至少一种。
所述无机层通过化学气相沉积制备得到。
作为本发明有机电致发光器件的封装层有机材料，可以使用现有技术中公知的用于有机电致发光器件的封装层有机材料。在本发明的一个优选实施方案中，所使用的封装层有机材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、具有苯酚基团(phenol group)的聚合物衍生物、丙烯酸类聚合物(acryl-based polymer)、酰亚胺类聚合物(imide-basedpolymer)、芳基醚类聚合物(arylether-based polymer)、酰胺类聚合物(amide-basedpolymer)、氟类聚合物(fluorine-based polymer)、对二甲苯类聚合物(p-xylene-basedpolymer)、乙烯醇类聚合物(vinylalcohol-based polymer)或它们的混合物。
封装层有机材料厚度足以覆盖封装无机层，通过UV固化将封装层有机材料固化成聚合物。
本发明实施方案对此不作特殊限定。
下面以实施例和比较例对比突出本实施方案的发明效果。
以下通过器件实施例1-15和器件比较例1-9详细说明本发明合成的OLED材料在器件中的应用效果。本发明器件实施例4-6、7-9、10-12、13-15以及器件比较例1-3、4-6、7-9分别与器件实施例1-3相比器件的制作工艺完全相同，并且所采用了相同的基板材料和电极材料，电极材料的膜厚也保持一致，所不同的是对器件中的CPL层材料做了更换。
器件实施例1：
基板层100/阳极层200(ITO(15nm)/Ag(150nm)/ITO(15nm))/空穴注入层310(HT-1:P-1＝97：3质量比，厚度10nm)/空穴传输层320(HT-1，厚度130nm)/电子阻挡层330(EB-1，厚度10nm)/发光层340(BH-1:BD-1＝97：3质量比，厚度20nm)/电子传输层360(ET-1：Liq＝1:1质量比，厚度35nm)/电子注入层370(Yb，厚度1nm)/阴极层400(Mg:Ag＝1：9质量比，厚度15nm)/CPL层500(本发明化合物1，厚度70nm)/保护层700(LiF，厚度80nm)/封装层800(SiN/PMMA/SiN，厚度1μm/8μm/1μm)。
器件实施例2：
透明基板层100/阳极层200(ITO(15nm)/Ag(150nm)/ITO(15nm))/空穴注入层310(HT-1:P-1＝97：3质量比，厚度10nm)/空穴传输层320(HT-1，厚度130nm)/电子阻挡层330(EB-2，厚度40nm)/发光层340(GH-1:GH-2:GD-1＝47：47：6质量比，厚度40nm)/电子传输层360(ET-1：Liq＝1:1质量比，厚度35nm)/电子注入层370(Yb，厚度1nm)/阴极层400(Mg:Ag＝1：9质量比，厚度15nm)/CPL层500(本发明化合物1，厚度70nm)/保护层700(LiF，厚度80nm)/封装层800(SiN/PMMA/SiN，厚度1μm/8μm/1μm)。
器件实施例3：
透明基板层100/阳极层200(ITO(15nm)/Ag(150nm)/ITO(15nm))/空穴注入层310(HT-1:P-1＝97：3质量比，厚度10nm)/空穴传输层320(HT-1，厚度130nm)/电子阻挡层330(EB-3，厚度90nm)/发光层340(RH-1:RD-1＝97：3质量比，厚度40nm)/空穴阻挡/电子传输层360(ET-1：Liq＝1:1质量比，厚度35nm)/电子注入层370(Yb，厚度1nm)/阴极层400(Mg:Ag＝1：9质量比，厚度15nm)/CPL层500(本发明化合物1，厚度70nm)/保护层700(LiF，厚度80nm)/封装层800(SiN/PMMA/SiN，厚度1μm/8μm/1μm)。
器件实施例4、7、10、13：
制备方法与器件实施例1相同，不同之处在于：使用化合物8、12、15、16作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
器件实施例5、8、11、14：
制备方法与器件实施例2相同，不同之处在于：使用化合物8、12、15、16作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
器件实施例6、9、12、15：
制备方法与器件实施例3相同，不同之处在于：使用化合物8、12、15、16作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
器件比较例1、4、7：
器件比较例1、4、7的制备方式和器件实施例1相同，不同之处在于：使用CP-1、CP-2、CP-3作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
器件比较例2、5、8：
器件比较例2、5、8的制备方式和器件实施例2相同，不同之处在于：使用CP-1、CP-2、CP-3作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
器件比较例3、6、9：
器件比较例3、6、9的制备方式和器件实施例3相同，不同之处在于：使用CP-1、CP-2、CP-3作为顶发射有机电致发光装置的覆盖层材料。
按照上述步骤完成电致发光器件的制备后，测量器件的电流效率、发光颜色、色坐标和可察觉色差，其结果如表5中所示。相关材料的分子结构式如下所示：
Figure BDA0002149119890000171
电流效率、CIE、可察觉色差(JNCD)的测定：
使用IVL(电流-电压-亮度)测试系统(苏州弗士达科学仪器有限公司)，测试时的电流密度为10mA/cm2，对上述实施例和比较实施例中的OLED装置进行效率、CIEx、CIEy及可察觉色差的测定，得到如下结果：
表5
Figure BDA0002149119890000172
Figure BDA0002149119890000181
Figure BDA0002149119890000191
注：Index＝电流效率/CIEy，且仅应用于蓝光器件，蓝光器件效率的好坏一般不参考电流效率，而是参考Index(业内标准)；“-”表示对应数据无法测试，默认为电流效率为0；
应理解，可察觉色差越小，色度变化量越小，意味着顶发射有机电致发光装置的出射光波长的角度依赖性被抑制的越好。
由表5的结果可以看出：
与器件比较例1～3相比，用本发明化合物制备的覆盖层制备的有机电致发光器件在蓝光、绿光、红光领域的效率显著提高，从而相应地提高了光取出效率。
与器件比较例1～3相比，用本发明化合物制备的覆盖层制备的有机电致发光器件在蓝光、绿光、红光领域的可察觉的色差较小，因而角度依赖性较小。
与器件比较例4～9相比，用本发明化合物制备的覆盖层制备的有机电致发光器件不产生黑斑现象，器件制备良品率高。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种顶发射有机电致发光装置，该顶发射有机电致发光装置包括：
基板层；
第一电极，该第一电极在所述基板之上；
有机发光功能层，该有机发光功能层在所述第一电极之上；
第二电极，该第二电极在所述有机发光功能层之上；以及
覆盖层，该覆盖层在所述第二电极之上；
其中，所述覆盖层包括基于三嗪类结构的有机化合物，其特征在于，所述有机化合物的结构如通式(1)所示：
Figure FDA0003728049650000011
通式(1)中，Ar1、Ar2、Ar3分别独立的表示为单键、亚苯基，Ar1、Ar2、Ar3相同或不同；
R1表示为取代或未取代的萘基；
R2、R3分别独立的表示为通式(2)或通式(3)所示结构；
Figure FDA0003728049650000012
其中，X1表示为氧原子或硫原子，X2表示为氧原子或硫原子；
Ar4、Ar5、Ar7分别独立的表示为氢原子；
Ar6表示为苯基；
所述可被取代基团的取代基选自苯基。
2.根据权利要求1所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述覆盖层有机化合物的具体结构式为：
Figure FDA0003728049650000021
Figure FDA0003728049650000031
Figure FDA0003728049650000032
中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述有机发光功能层包括发光层，所述发光层包括蓝色发光像素、绿色发光像素、红色发光像素、黄色发光像素中的1种或至少2种的组合。
4.根据权利要求1所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述有机发光功能层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的至少2种的组合。
5.根据权利要求1所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述覆盖层上为保护层，且保护层为LiF。
6.根据权利要求5所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述保护层上为封装层，且封装层包含无机层和有机层。
7.根据权利要求6所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述封装层中的无机层包含Al2O3、SiOxNy、TiO2、SiOx、SiNx中的一种或多种；所述封装层中的有机层为折射率≥1.5的有机聚合物材料。
8.根据权利要求7所述的顶发射有机电致发光装置，其特征在于，所述封装层中的无机层通过化学气相沉积方法(CVD)制备得到。
9.一种照明或显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的顶发射有机电致发光装置。
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